荊天冬 溫青山

哈爾濱哈飛航空工業(yè)有限公司 黑龍江 哈爾濱 150066

1 緒論

互換性原理始于兵器制造。在中國(guó),早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期(公元前476～前222)生產(chǎn)的兵器便能符合互換性要求。西安秦始皇陵兵馬俑坑出土的大量弩機(jī)(當(dāng)時(shí)的一種遠(yuǎn)射程的弓箭)的組成零件都具有互換性。這些零件是青銅制品,其中方頭圓柱銷和銷孔已能保證一定的間隙配合。到了18實(shí)際初,美國(guó)批量生產(chǎn)的火槍才實(shí)現(xiàn)了零件互換。

對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō),具有互換性的飛機(jī)零部件,應(yīng)該具備“拿來(lái)就可裝上、裝上就可使用”,使維修活動(dòng)大大簡(jiǎn)化,可減少維修時(shí)間,并降低人員的技能要求,同時(shí)由于減少了產(chǎn)品中零部組件的品種、數(shù)量,也降低對(duì)維修保障資源的要求。

2 互換性的定義與分類

互換性指同一件號(hào)的零部件,其中一個(gè)在一定條件下,用其中任何一個(gè)其它零部件來(lái)替換而對(duì)飛機(jī)性能不產(chǎn)生任何偏差時(shí),這個(gè)件號(hào)的零部件在同一個(gè)型號(hào)的飛機(jī)上是可互換的。

在航空行業(yè)內(nèi),隨著人們對(duì)互換性的理解加深,分類的標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越趨同,飛機(jī)零部件互換性大體分為三類：完全互換、特性互換、不完全互換。

完全互換：指一部件能代替同一件號(hào)的另一部件,并滿足所有物理的、功能的、結(jié)構(gòu)上的要求。部件或組件安裝時(shí),僅需用連接件,除設(shè)計(jì)規(guī)定調(diào)整要求外,不需切割、鉆孔、鉸孔、加墊、敲修等。只需一般機(jī)械維護(hù)工具。

特性互換：指一部件能代替同一件號(hào)的另一部件,并滿足所有物理的、功能的、結(jié)構(gòu)上的要求,在重要特性方面(如交點(diǎn)、外形、運(yùn)動(dòng)和間隙等)有互換性要求。部件安裝時(shí),特性要素不允許有任何調(diào)整或補(bǔ)充加工(如交點(diǎn)互換要求交點(diǎn)不允許任何補(bǔ)充加工,外形互換要求外形不允許任何補(bǔ)充加工,運(yùn)動(dòng)互換要求運(yùn)動(dòng)副和運(yùn)動(dòng)軌跡不允許任何調(diào)整,間隙互換要求公差間隙不允許任何調(diào)整),僅需用連接件,但允許部件替換的部位進(jìn)行小量的修整,如切割、鉆孔、鉸孔、加墊、敲修等。只需一般機(jī)械維修工具。

不完全互換：指一部件能代替同一件號(hào)的另一部件,并滿足所有物理的、功能的、結(jié)構(gòu)上的要求。部件安裝時(shí),需要補(bǔ)充加工和應(yīng)用連接件。這些補(bǔ)充加工包括：加墊、鉆孔、鉸孔、切割、敲修和鉚接。需一般機(jī)械維修手工工具,不需要特殊設(shè)備,如焊接、熱處理等設(shè)備。

3 設(shè)計(jì)與互換性

飛機(jī)零部件互換性設(shè)計(jì)的是否合理直接影響飛機(jī)的制造、運(yùn)輸、維護(hù)和修理?；Q性程度高的飛機(jī),在制造時(shí)完全可以采用數(shù)字化、模塊化傳遞數(shù)據(jù)的智能化制造來(lái)節(jié)省制造成本和制造時(shí)間,使飛機(jī)更快的搶占市場(chǎng);在運(yùn)輸時(shí),進(jìn)行模塊化拆分運(yùn)輸,送達(dá)后就地組裝,投入使用;在檢查時(shí),零部件的拆卸或者離位檢查只需簡(jiǎn)單的工具就能完成;在維修時(shí),在外場(chǎng)完全可以借助簡(jiǎn)單的工裝和工具進(jìn)行修理或者更換受損的零部件,從而避免將飛機(jī)返回制造單位對(duì)受損零部件進(jìn)行修理或更換。

飛機(jī)互換性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：飛機(jī)對(duì)稱安裝的部件,應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成左右件互換使用;相同型號(hào)的設(shè)備、組件必須具有互換性,不能因?yàn)樯a(chǎn)地不一樣而發(fā)生變化;采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),在標(biāo)準(zhǔn)選用范圍內(nèi),盡量選用可靠性高的部件、模塊和元件;產(chǎn)品更改時(shí),不應(yīng)改變其安裝和連接方式以及有關(guān)部位的尺寸,以便新舊產(chǎn)品可以互換安裝。

4 制造與互換性

飛機(jī)在制造時(shí),需要通過(guò)如下的控制方法來(lái)滿足互換性要求：圖樣或模型的數(shù)據(jù)采用數(shù)字化傳遞,將圖樣或模型中的尺寸(包括公差)采用同精度或更高精度的傳遞到制造程序中來(lái)保證互換性;采用智能制造,盡量避免人為的因素造成的互換性超差;采用制造工裝來(lái)保證互換性要求;運(yùn)用互換協(xié)調(diào)工裝(主要有反樣件、樣件和正、反量規(guī)),實(shí)現(xiàn)和檢查互換項(xiàng)目。

5 檢查與互換性

判斷一個(gè)零部件是否具有互換性,需要進(jìn)行互換性檢查?；Q性檢查包括檢查內(nèi)容和檢查方法。

互換性檢查內(nèi)容包括：連接交點(diǎn)的配合情況及同軸度;部件或組件的各種配合參數(shù)(結(jié)構(gòu)間隙、安裝尺寸、角度及公差等);活動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)靈活性和操作靈活性;封嚴(yán)件的密封性;大部件互換檢查前的稱重。

互換性檢查方法包括：

1)1：1(分子為基準(zhǔn)件,分母為互換件,下同),取基準(zhǔn)件和互換件各一件作安裝互換與替換檢查,采用此方法檢查時(shí),至少連續(xù)兩架飛機(jī)?；Q性檢查后,互換件不從基準(zhǔn)件上拆下。在標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備和裝配工藝裝備完善,部件或組件質(zhì)量穩(wěn)定的情況下,推薦采用1：1互換性檢查方法,檢查工作必須隨工序進(jìn)行,并有記錄。

2)1：2互換性檢查,取互換件兩件分別與同一基準(zhǔn)件作互換性檢查。

3)2：1互換性檢查,取一件互換件分別與兩個(gè)基準(zhǔn)件作互換性檢查。

4)2：2互換性檢查,從確定的兩架飛機(jī)中分別拆下互換件進(jìn)行換裝檢查,然后將互換件裝回原機(jī),恢復(fù)原有的狀態(tài)。

5)2：4互換性檢查,本方法除完成2：2互換性檢查外,還需要作左右換裝檢查。

6 互換性設(shè)計(jì)的應(yīng)用

Y12E型機(jī)水平安定面部件的互換性等級(jí)為不完全互換,它與機(jī)身連接時(shí)采用的是耳片連接。兩者連接時(shí),水平安定面的耳片接頭與機(jī)身框上的雙耳片接頭采用現(xiàn)場(chǎng)鉸孔配鉆的方式進(jìn)行裝配。在水平安定面由于故障需要更換時(shí),增加了裝配的工藝難度。在Y12F 型機(jī)在此處設(shè)計(jì)時(shí)放棄了Y12E型機(jī)的裝配方式,將水平安定面互換性等級(jí)提高到完全互換等級(jí),部件制造時(shí)在每個(gè)連接點(diǎn)放置一個(gè)精鉸襯套,裝配時(shí)只需把水平安定面放置到正確位置,在襯套內(nèi)插入緊固件即可。在需要對(duì)水平安定面做更換修理時(shí),只需借助簡(jiǎn)單的工裝即可完成更換。

7 結(jié)論

總之,互換性貫穿飛機(jī)的全生命周期。飛機(jī)零部件的互換性程度在一定程度上反映了企業(yè)的設(shè)計(jì)水平和工藝水平。飛機(jī)零部件互換性程度越高,產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)越大,對(duì)制造工藝提出的要求也越高;反過(guò)來(lái),制造工藝水平的高低制約著飛機(jī)零部件互換性程度。